[发明专利]一种适用于近海的单桩式风能-波浪能集成发电系统

说明书

一种适用于近海的单桩式风能‑波浪能集成发电系统，属于海上可再生能源利用技术领域。本发明为了提供了一种基于单桩式风能‑波浪能集成发电系统，在海洋中利用单桩式支撑结构建立了风能、振荡水柱式波浪能系统于一体的集成系统，形成一个整体的发电系统。该发明可充分利用海上可再生资源，从而达到提高单桩基础利用率并降低总成本的目的，提高海上风电场的整体经济性，降低风能和波浪能发电的成本。该新型固定式风能‑波浪能集成发电系统提高了海域的有效利用率，降低了建设成本和维修费用，充分利用现有的成熟风机技术，促进了波浪能装置商业化的应用，是一种可靠的海上可再生能源发电平台。

技术领域

本发明属于海上可再生能源利用技术领域，尤其涉及了一种风能-波浪能一体的发电系统，以单桩结构为基础将风能和振荡水柱式波浪能相结合的集成发电系统。

背景技术

风力发电是目前最具可规模化发展前景的可再生能源。海上风电已成为国际风电发展的新方向，备受各国关注。发展海上风能对于我国治理大气雾霾、调整能源结构具有重要意义。波浪能发电装置，由于能量转化效率低，发电成本较高，可靠性不高，在一定程度上限制了其商业化。近海风电场的基座中，单桩基座因其建造成本低、安装简便、无需海床准备、适用性强等优点被广泛使用，目前已安装的海上风机中80％采用单桩基础。随着我国安装设备的开发和安装技术的成熟，单桩基础在我国海上风电产业中的应用前景极为广泛。

把海上风电开发和波浪能资源利用相结合，可以有效的提高海上风电场的发电能力，提高整体发电系统的经济性，是解决海洋可再生能源综合利用，降低可再生能源发电成本的有效途径。

发明内容

本发明为了提供了一种基于单桩式风能-波浪能集成发电系统，在海洋中利用单桩式支撑结构建立了风能、振荡水柱式波浪能系统于一体的集成系统，形成一个整体的发电系统。该发明可充分利用海上可再生资源，从而达到提高单桩基础利用率并降低总成本的目的，提高海上风电场的整体经济性，降低风能和波浪能发电的成本。

本发明的技术方案：

一种适用于近海的单桩式风能-波浪能集成发电系统，新型固定式风能-波浪能集成发电系统基于单桩基础的风机-振荡水柱式波浪能集成发电平台，包括海上风力发电系统和振荡水柱式波浪能发电装置4；

所述的风力发电系统包括风机1、塔筒2、单桩基础6和电力传输系统；

所述的风机1为兆瓦级水平轴风力发电机，其通过塔筒2与单桩基础6相连，单桩基础6固定于海床7；

所述的振荡水柱式波浪能发电装置4通过套筒3固定在单桩基础6上；所述的振荡水柱式波浪能发电装置4包括波浪能发电装置的外壳本体、波浪进口8、气室10以及空气透平发电机11；波浪能发电装置的外壳本体内的空间即为气室10，其一侧设有波浪进口8，顶部设有两个圆形出气口，出气口处安装有空气透平发电机11；使用时，将单桩式风能-波浪能联合发电系统放在水域中，在波浪作用下，波浪经波浪进口8进入气室10而形成上下振动的振荡水柱9，振荡水柱9作上下振动运动使气室10内的气体往复通过气室10顶部的出气口，进而驱动空气透平发电机11发电。

所述的气室10采用锥形，保证气流末端压强增大，更快的推动空气透平发电机11转动，提高发电效率。

所述的波浪进口8朝向波浪的主导方向，提高转换效率。

所述的空气透平发电机11采用双向空气透平发电机。

本发明的新型浮式风能-波浪能联合发电系统，振荡水柱式波浪能发电装置将水柱的上下往复运动转化气体的往复运动，进而通过空气透平发电机完成波浪能的发电。本发明充分利用了固定式风机的单桩基座，和波浪能装置共享平台及电力传输系统。

所述的振荡水柱式波浪能装置的外形采用倒圆台形状，是为了减小波浪载荷对波能装置的作用，同时为了提高气室内的能量转换效率。波浪能装置的外形和气室形状可进一步优化。